电力系统内部过电压及其防护措施研究

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1、电力系统内部过电压及其防护措施研究摘要：分析了电力系统内部过电压及其防护措施，研究了暂态过电压的类型，提出了暂态过电压及空载长线过电压的防护措施。关键词：电力系统；内部过电压；操作过电压作者简介：罗进（1981-），女，四川南充人，浙江温州电力局变电工区，助理工程师。（浙江?温州?325000）7中图分类号：TM86?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）24-0120-01在电力设备正常运行过程中，有时即使无雷电等外部侵入也会出现损坏的事故，究其原因主要来自以下两方面：一是由于设备长时间运行导致其绝缘老化出现问题；二是由于设备

2、短时间内的电压可能超过了该设备允许工作的最高电压，即出现了过电压，不但损坏了绝缘，而且容易引发短路故障等事故，给电网的正常运行带来了极大的危害。通常将电网内部原因造成的过电压称为内部过电压。由于电网中具有大量的非线性储能元件，如电感和电容等，这些元件具有能量不能突变的特性，即当系统的运行状态发生改变时，虽然这些元件的工作状态也会发生变动，但由于初始条件和稳定工作状态的特性不同，导致磁场能和电场能不断发生转换和振荡，从而引发了过电压，这就是电网中存在内部过电压隐患的根本原因。[1]因此，虽然防护内部过电压的措施各异，但其主要思路仍是消除或减小由于储能元件带来的振荡

3、，进而实现对内部过电压进行限制的目的。本文对电力系统内部过电压及其防护措施进行了分析。一、暂时过电压的类型1.接地故障形成的过电压电力系统中经常发生接地故障，尤其单相接地故障发生的次数较多，且随着系统电压等级的增大而增加。当发生单相接地故障时，以故障点为等效点的系统等值正序、负序阻抗为：，零序限抗为：，等值电动势为E，A相接地时，B、C两正常相的过电压UB、UC可按照下式进行计算[2]：7由于避雷器不具备防护单相接地时的增大的相电压，而单相接地故障出现的次数最多，因此虽然发生单相接地故障时正常相的过电压不是最高的，但在实际对内部过电压的防护中通常以单相接地时正常

4、相工频过电压值进行避雷器灭弧电压的选择，且对于中性点不接地的系统而言，由于＜0，谐振条件为，因此必须加以避免。单相接地时电网正常相的电压为最大工作电压的1.1倍，因此通常此类电网的避雷器灭弧电压就按此值进行选取，对于中性点接消弧线圈的系统避雷器的灭弧电压选取为接地网正常工作的电压，对于中性点直接接地的系统则选取0.8的正常相电压为避雷器灭弧电压。超高压电网若发生了接地故障，则采取电流速断保护并配合以重合闸的方法完成故障的切除及补救工作。2.负载突变形成的过电压当系统中出现临时性故障而不得不减小大负荷的供电时也会导致电压升高，主要原因如下：（1）由于发电机具有磁链

5、不突变的特性，因此其必须保持足够的输送功率，且其暂态电动势是不变的，因此会导致出现相对电压升高。（2）由于原动机制动设备及调速器具有固有的惯性，因此当发生甩负荷时会增加发电机的转速，导致电动势及频率增加。（3）若所甩负荷的位置位于输电线路长线的末端处，则此时由于输电线路存在电容效益会导致其末端电压升高，出现过电压的现象。对于因负荷突变而导致的过电压，应采用并联电抗器、控制空载线路投切及限制长线路电容效应的措施，同时在电机侧应加装快速消励磁系统以完成对其电枢反应的限制。3.谐振过电压7系统发生谐振的根本原因为电感、电容元件共同组成的回路在工频或某一频率下发生了共振

6、。可将其分为非线性谐振和线性谐振两种，线性谐振虽然过电压值很高，但谐振的条件范围较窄，即只有在非全相操作或系统故障时才会出现，如当系统发生单相接地故障且其正序、零序阻抗满足时才会发生线性谐振。而非线性谐振是由系统中变压器或互感器等铁磁元件引发的，且随着外部电压的变化而改变，若回路中存在电缆、串联补偿电容器等元件且满足ωL＞1/ωC时才会导致电压升高从而发生铁磁谐振，且铁磁谐振后会发生电流反向，容易引发电机反转的事故。系统发生谐振过电压所持续的时间是与其回路本身特性有关的，有可能仅持续一段时间亦或是稳定的，此时谐振过电压对系统的影响不大，但若其持续时间较长则可能引

7、发系统一系列的谐振操作，因此必须采取一定的措施破坏谐振条件，如增加电阻、减小电抗或采用消谐器等。二、暂态过电压防护措施1.间歇性电弧接地过电压间歇性电弧接地过电压通常发生在中性点不接地的系统中，由于该类系统具有即使发生单相接地也能继续工作两小时的特性，因此其中的电弧可能多次发生充入，使线路上的负荷发生多次的重新分配，导致中性点电压升高，最终发生过电压。虽然此种过电压的幅值较小，仅为额定电压的3.5倍，但由于其持续的时间较长且范围较大，将对弱绝缘的设备造成严重影响，应采取一定的措施加以避免。若电网的中性点接入的是消弧线圈，则此时电感电流补偿了中性点的电容电流，减小

8、了重燃的次数及过电发生的